澳门新浦京娱乐游戏Java基础(2)——JVM原理

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Java代码编译是由Java源码编译器来完成,流程图如下所示:

转自:

Java for Android的基础知识

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一.JVM的结构

Java字节码的执行是由JVM执行引擎来完成,流程图如下所示:

Java代码编译是由Java源码编译器来完成,流程图如下所示:

每个JVM都包括:

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1.类加载子系统:装载具有适合名称的类或者接口。

Java代码编译和执行的整个过程包含了以下三个重要的机制:

Java字节码的执行是由JVM执行引擎来完成,流程图如下所示:

2.内存空间:方法区,Java堆,Java栈,本地方法区。

  • Java源码编译机制
  • 类加载机制
  • 类执行机制

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3.垃圾收集器(GC)。

Java源码编译机制

Java 源码编译由以下三个过程组成:

  • 分析和输入到符号表
  • 注解处理
  • 语义分析和生成class文件

流程图如下所示:

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最后生成的class文件由以下部分组成:

  • 结构信息。包括class文件格式版本号及各部分的数量与大小的信息
  • 元数据。对应于Java源码中声明与常量的信息。包含类/继承的超类/实现的接口的声明信息、域与方法声明信息和常量池
  • 方法信息。对应Java源码中语句和表达式对应的信息。包含字节码、异常处理器表、求值栈与局部变量区大小、求值栈的类型记录、调试符号信息

 

4.计数器以及寄存器。

类加载机制

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的,类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述:

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1)Bootstrap
ClassLoader

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class,由C++实现,不是ClassLoader子类

2)Extension ClassLoader

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包,包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

3)App ClassLoader

负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

4)Custom ClassLoader

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader,如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader

加载过程中会先检查类是否被已加载,检查顺序是自底向上,从Custom
ClassLoader到BootStrap
ClassLoader逐层检查,只要某个classloader已加载就视为已加载此类,保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下,也就是由上层来逐层尝试加载此类。

Java代码编译和执行的整个过程包含了以下三个重要的机制:

5.执行引擎:负责执行包含在已装载的类或接口的指令。

类执行机制

JVM是基于栈的体系结构来执行class字节码的。线程创建后,都会产生程序计数器(PC)和栈(Stack),程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量,栈中存放一个个栈帧,每个栈帧对应着每个方法的每次调用,而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成,局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数,操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。栈的结构如下图所示:

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  • Java源码编译机制
  • 类加载机制
  • 类执行机制

6.本地方法接口和本地方法库。

Java源码编译机制

二.JVM编译和执行过程

Java 源码编译由以下三个过程组成:

粗略流程在前篇已经介绍过来,这里主要注意这个过程中的三个重要机制:源代码编译机制,类加载机制,类执行机制。

  • 分析和输入到符号表
  • 注解处理
  • 语义分析和生成class文件

1.源代码的编译机制:

流程图如下所示:

(1)分析和输入符号表

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(2)注解处理

最后生成的class文件由以下部分组成:

(3)语义分析和生成class文件

  • 结构信息。包括class文件格式版本号及各部分的数量与大小的信息
  • 元数据。对应于Java源码中声明与常量的信息。包含类/继承的超类/实现的接口的声明信息、域与方法声明信息和常量池
  • 方法信息。对应Java源码中语句和表达式对应的信息。包含字节码、异常处理器表、求值栈与局部变量区大小、求值栈的类型记录、调试符号信息

最后生存的class文件由以下部分组成:

类加载机制

(1)结构信息:包含class文件格式,版本号以及各个部分的数量大小的信息。

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的,类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述:

(2)元数据:对应Java源码中声明和常量的信息。包含类/继承的超类/实现的接口的声明信息,域与方法声明信息和常量池。

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(3)方法信息:对应源码中语句和表达式。包含字节码,异常处理表,求值栈与局部变量区大小,求值栈类型记录,调试符号信息。

1)Bootstrap ClassLoader

2.类加载机制

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class,由C++实现,不是ClassLoader子类

JVM的类加载是通过ClassLoader以及其子类来完成的。

2)Extension ClassLoader

(1)Bootstrap
ClassLoader:负责加载环境变量中JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的Class,由C++实现,不是ClassLoader子类。

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包,包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

(2)Extension
ClassLoader:负责加载Java平台扩展功能的一些jar包,包括JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或者-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包。

3)App ClassLoader

(3)App
ClassLoader:负责加载Classpath中指定的jar包以及目录中的class文件。

负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

(4)Custom
Classloader:属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader,例如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader。

4)Custom ClassLoader

加载过程会检查类是否已经被加载,检查顺序从CustomClassLoader到BootStrapClassLoader逐层检查,只要某个ClassLoader已加载则视为加载。而加载顺序与检查顺序相反。

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader,如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader

3.类执行机制

加载过程中会先检查类是否被已加载,检查顺序是自底向上,从Custom
ClassLoader到BootStrap
ClassLoader逐层检查,只要某个classloader已加载就视为已加载此类,保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下,也就是由上层来逐层尝试加载此类。

JVM是基于堆栈的虚拟机。JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈。

类执行机制

一个Java程序的运行就是通过堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM只对堆栈进行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈。

JVM是基于栈的体系结构来执行class字节码的。线程创建后,都会产生程序计数器(PC)和栈(Stack),程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量,栈中存放一个个栈帧,每个栈帧对应着每个方法的每次调用,而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成,局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数,操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。栈的结构如下图所示:

JVM执行class字节码,创建线程后,都会产生程序计数器(PC)和栈(stack),计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量,栈中存放一个个帧栈,每个帧栈对应每个方法的每次调用,而帧栈又由局部变量区和操作数栈两部分组成,局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数,操作数栈中存放执行过程中产生的中间结果。

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